[發明專利]鋼鐵部件和鋼鐵部件的制造方法

在審

• 申請號: 201380077305.6
• 申請日: 2013-06-10
• 公開（公告）號: CN105308213A
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發明（設計）人: 桑原孝介;樸珉奭
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: C23C24/04
• 分類號: C23C24/04;C23C4/06
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳;呂秀平

技術領域

本發明涉及鋼鐵部件及其制造方法。

背景技術

驅動零件、齒輪、軸承等機械零件在經常施加較高的負荷的環境下使用，因此，要求較高的機械強度、例如硬度和疲勞強度。這種機械零件可以使用碳鋼、鉻鋼、鉻鉬鋼、鎳鉻鉬鋼等機械結構用鋼。

就機械結構用鋼而言，要求：表面的抗疲勞性高、材料本身為了確保零件的耐沖擊性而確保韌性的這樣的在外部和內部相反的性質。作為材料，大多數以例如像低合金鋼(由JIS－G4104規定的SCM415等)那樣的、碳濃度較低、韌性較高的材料為母材，實施使碳固溶于材料表面而提高碳濃度，并提高硬度和抗疲勞性的浸碳處理或浸碳氮化處理。

但是，僅僅進行碳擴散時，表面固化層的碳濃度分布保持傾斜，不易較厚地形成必要的碳濃度的組織。另外，當要增厚表面固化層時，在表面上過量浸碳(過浸碳)，表面固化層脆化。例如，專利文獻1中公開了一種方法，在母材表面形成高碳鋼或高碳低合金鋼的硬質覆膜，然后通過加熱處理將母材和硬質覆膜擴散接合，來確保期望的強度。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平11－222663號公報

發明內容

發明所要解決的課題

但是，專利文獻1的方法中存在如下課題，作為被處理材料的母材和高碳鋼的覆膜的碳濃度差較大，在母材和覆膜之間易于產生剝離。

本發明的目的在于：使被處理材料和表面固化層不易剝離。

用于解決課題的方案

為了實現上述目的，采用例如請求保護的范圍所記載的方案。

發明效果

根據本發明，可以使被處理材料和表面固化層不易剝離。

附圖說明

圖1是鋼鐵部件的結構圖的例子。

圖2是鋼鐵部件的結構圖的例子。

圖3是說明對被處理材料形成第一層、第二層的方法的工序圖的例子。

圖4是第二實施例所示的鋼鐵部件的示意圖的例子。

圖5是表示第二實施例所示的鋼鐵部件的截面的示意圖的例子。

圖6是說明第二實施例所示的鋼鐵部件的形成方法的工序圖的例子。

具體實施方式

本發明的鋼鐵部件在被處理材料(鋼鐵部件)的表面具備多層碳濃度比被處理材料高的層(高碳鋼層)。高碳鋼層的碳濃度全部為1.0wt.％以下，最接近表面的層的碳濃度最高。

圖1中表示本發明的實施方式。在被處理材料101的至少一部分，將碳濃度比被處理材料高且為1.0wt.％以下的高碳鋼層即第一層102、第二層103依次疊層，形成鋼鐵部件100。使第二層的碳濃度比第一層高。

另外，圖2中表示另一實施方式。本實施方式中，在圖1所示的鋼鐵部件的第二層上疊層碳濃度比第二層高、且碳濃度為1.0wt.％以下的第三層104。

作為實施表面處理的被處理材料的例子，可以列舉低碳鋼、低碳合金鋼。例如可以列舉：鉻鋼、鉻鉬鋼、鉻鉬鎳鋼、鉻錳鋼、鉻鎳鋼(不銹鋼)等韌性較高的材料，各自的合金組成由JIS、ASTM等國內外的各種標準所限定。

要求在被處理材料上覆蓋的多個高碳鋼層的碳濃度均比被處理材料高，且為1.0wt.％以下。通過使各層的碳濃度比被處理材料高，能夠形成疲勞強度優異的層。另外，通過將各層的碳濃度設為1.0wt.％以下，能夠防止在晶界中過量析出網眼狀滲碳體，因此，能夠降低表面脆化，并能夠形成疲勞壽命較長的層。高碳鋼層至少具備第一層、第二層，根據需要進一步在其上形成一個以上的層，碳濃度從被處理材料向最表面層變高。

在不進行浸碳擴散，而對被處理材料覆蓋層來提高鋼鐵部件方面的碳濃度的情況下，通過設置多個層，能夠縮小層間的碳濃度差，因此，能夠減少被處理材料與高碳鋼層之間的剝離、高碳鋼層的層間的剝離或裂紋等。另外，能夠自由地調節需要的碳濃度和層的厚度。當層成為三層以上的多層時，即使在最表面層和被處理材料的碳濃度差較大的情況下，也能夠縮小各層的碳濃度差，因此，能夠減少被處理材料與層之間的剝離、層間的剝離等。

此外，圖中，層間被明確區分，但從碳濃度高的層向低的層產生一些碳擴散，因此，在層與層的分界存在膜厚方向上緩和的碳濃度的傾斜。本發明中，將碳濃度傾斜的部分允許作為層間(分界)。